Говорят, трудно найти черную кошку в темной комнате, особенно когда закрыл глаза. А вот с ультразвуковым эхолокатором вы сможете отыскать не только кошку, но даже человека-невидимку, если он притаился в углу. Во всяком случае, потренировавшись, вы, подобно летучей мыши, сможете научиться ориентироваться в полной темноте. А для людей слепых или с ограниченным зрением прибор может стать и вовсе незаменим.

Локатор состоит из трех электронных блоков. Один — генерирует и излучает ультразвуковые колебания, два другие — принимают ультразвуковое эхо и превращают в слышимые ухом звуковые колебания низкой частоты. Другими словами ультразвуковые сигналы улавливаются двумя разнесенными на некоторое расстояние микрофонами и поступают на два наушника.

Конечно, описываемая здесь конструкция не столь совершенна, как природный аппарат тех же летучих мышей или дельфинов. Это всего лишь опытная разработка, позволяющая в какой-то степени приблизиться к оптимальному решению. Но на ее основе можно создавать и более сложные устройства.

Схема генератора изображена на рисунке 1. Источником колебаний ультразвуковой частоты служит собранный на транзисторах VT3 и VT4 узел, где цепочка из элементов R7, С4 задает частоту около 30 Гц. Чтобы в дальнейшем превратить эти колебания в слышимый звук, они передаются в виде групп импульсов с частотой около 1000 Гц. Такую модуляцию обеспечивает симметричный мультивибратор на транзисторах VT1, VT2 с частотозадающими элементами — CI, R3 и С2, R2. Пока транзистор VT2 заперт и на его коллекторе присутствует напряжение 4,5 В (соответствует напряжению источника питания GB1), ультразвуковой автогенератор работает и связанная с коллекторной нагрузкой R8 транзистора VT4 пьезоизлучающая головка ВА1 выдает очередную группу импульсов.

Воспринимают же отраженные сигналы микрофон ВМ1 (второй канал полностью идентичен) (рис.2), присоединенные ко входу 2 микросхемы DA1. Особенностью последней является высокое усиление и весьма значительное (около 2 мОм) входное сопротивление, отвечающее выходному сопротивлению пьезоэлектрического микрофона. В этом качестве использован излучатель АК176.

Детектор микросхемы выдает на выходе колебания звуковой частоты 1000 Гц. В дальнейшем они поступают в усилитель на транзисторах VT1, VT2. Нагрузкой усилителя служит телефон BF1 — один из стереонаушников с сопротивлением 20...40 Ом.

Когда препятствие расположено прямо по курсу, громкость звука в обоих телефонах одинакова. Если же помеха находится справа и слева, ультразвуковое «эхо» воспринимается каждым ухом по-своему, и это позволяет получить объемное представление о ее расположении.

Поскольку все три блока располагаются рядом, целесообразно подключить их к общему источнику питания GB1. А чтобы сигнал-эхо не попадал на микрофон напрямую, расположите экранированный излучатель несколько спереди микрофонов.

Однако сборка — это еще полдела. Важно настроить макет, добиваясь максимально возможной эффективности его работы. Для проверки работоспособности устройства разместите акустические приемники симметрично напротив излучателя. Подбором резистора в цепи коллектор—база первого каскада звукового усилителя одного из каналов уравняйте громкость сигналов в обоих наушниках. Удаляя излучатель от микрофонов, оцените дальность их прямой связи.

Расположив приемный и передающий элементы соответствующим образом (излучатель вынесен вперед), направьте излучение на расположенные вокруг предметы, оценивая эффект пеленгации. При необходимости немного разнесите микрофоны или снабдите их небольшими рупорами.

Опытным путем определите влияние изменения ультразвуковой и звуковой частот, подбирая номиналы элементов частотозадающих цепей (прежде всего, конденсаторов). Вряд ли стоит испытывать устройство на слишком больших расстояниях от объектов, ведь в таком случае сигнал будет отражаться сразу от нескольких преград, и это затруднит ориентирование.

Если опытная проверка дала положительный результат, конструкцию можно собирать «набело». Закрепите излучатель и микрофон в неизменном положении непосредственно на головном уборе, например, на бейсболке. Соедините телефоны с приемными блоками гибкими проводами, как обычные стереонаушники. При желании можно повысить чувствительность конструкции, добавив дополнительные каскады усиления.